Due tra i processi più rari finora sondati al Large Hadron Collider, lo scattering tra i bosoni W e Z emessi dai quark nelle collisioni protone-protone, sono stati stabiliti dall'esperimento ATLAS al CERN.

I bosoni W e Z svolgono lo stesso ruolo di mediazione per l'interazione nucleare debole dei fotoni per l'elettromagnetismo. Poiché i raggi di luce di fotoni provenienti da torce o laser si penetrano l'un l'altro in modo inalterato, le "spade laser" elettromagnetiche rimarranno per sempre fantascienza. Però, fasci di bosoni W e Z - o "raggi di luce deboli" - possono disperdersi l'uno dall'altro.

Una delle motivazioni chiave per la costruzione del Large Hadron Collider (LHC) al CERN è stata quella di studiare esattamente questo processo, chiamato "scattering bosone vettoriale" debole (VBS). Un quark in ciascuno dei due protoni in collisione deve irradiare un bosone W o Z. Queste particelle di vita estremamente breve sono in grado di volare solo a una distanza di 0,1x10 ^-15 m prima di trasformarsi in altre particelle, e la loro interazione con altre particelle è limitata a un intervallo di 0.002x10 ^-15 m. In altre parole, queste "spade laser deboli" estremamente corte si estendono solo per circa 1/10 del raggio di un protone e devono avvicinarsi l'una all'altra di 1/500 del raggio di un protone! Una coincidenza così estremamente improbabile accade solo una volta su 20, 000 miliardi di interazioni protone-protone, registrato in genere in un giorno di funzionamento di LHC.

Utilizzando i dati del 2016, ATLAS ha ora senza dubbio osservato la produzione di elettrodebole WZ e WW, con la parte dominante di esso essendo lo scattering bosone vettore debole:W ^± W ^± → W ^± W ^± e W ^± Z → W ^± Z. Questo continua il lungo viaggio dell'esperimento per esaminare il processo VBS:utilizzando i dati a 8 TeV del 2012, ATLAS aveva ottenuto le prime prove per il W ^± W ^± → W ^± W ^± processo con 18 eventi candidati. Tale rendimento si verificherebbe con una probabilità inferiore a 1:3000 come pura fluttuazione statistica. Ora, ad un'energia del centro di massa maggiore di 13 TeV, ATLAS ha individuato 60 W ^± W ^± → W ^± W ^± eventi, che accadrebbe solo meno di una volta su 200 miliardi di casi come fluttuazione da processi puri di fondo. Ciò corrisponde a una significatività statistica di 6,9 deviazioni standard (σ) sopra lo sfondo. Oltre ai prodotti di decadimento dei bosoni W o Z sparsi, la firma del processo sono due getti di particelle ad alta energia originati dai due quark che inizialmente irradiavano W o Z.

ATLAS ha anche combinato i dati del 2015 e del 2016 per stabilire la dispersione di W ^± Z → W ^± Z con una significatività statistica di 5,6 sopra lo sfondo. In questo canale, i dati a bassa energia del 2012 avevano rivelato una significatività di solo 1,9σ, non è sufficiente per rivendicare alcuna prova per il processo. Questa volta, grazie ad una tecnica di analisi multivariata “BDT” implementata nel 2016, ATLAS è stata in grado di isolare 44 eventi candidati segnale, di cui circa la metà rivela valori di "punteggio BDT" superiori a 0,4, dove è presente solo un piccolo sfondo.

Per questo processo di diffusione dei bosoni vettoriali, contribuiscono tre "vertici" di base del Modello Standard:l'interazione tramite il noto "triplo-bosone-accoppiamento" è drasticamente ridotta dai contributi di "quartic-boson-coupling" e dei "boson-Higgs-couplings". Solo quest'ultimo assicura che il tasso di questa dispersione per le grandi energie del centro di massa obbedisce alla legge fondamentale dell'"unità", che una probabilità non può essere maggiore del 100%. Con la scoperta di VBS, è iniziato un nuovo capitolo dei test del Modello Standard, consentendo ad ATLAS di esaminare le proprietà e gli accoppiamenti quartico-bosone finora inaccessibili sperimentalmente del bosone di Higgs.